ARM基础内容

1、arm最小系统

2、cpu


ALU: 运算单元, 实现运算的硬件电路
R0~R12: 通用寄存器,一般用来存储数据
PC: 程序计数器, 一般指向正在运行的下下条指令,默认做自加运算,复位值为0
LR: 链接寄存器 存储函数的返回地址
SP: 栈指针寄存器 指向栈顶
CPSR:当前程序状态寄存器, 进借位、溢出、中断使能、工作模式、大小端控制
SPSR: 保存程序状态寄存器,是CPSR的备份
Cache: 缓存,访问速率介于寄存器和内存之间,提高程序执行的效率
MMU:内存管理单元,用于虚拟地址到物理地址的映射

3、soc


AHB:高速总线
APB:外设(低速)总线
地址总线:传输地址(单向)
数据总线:传输数据(双向)
控制总线:读写/忙控制信号
4、ARM的不同工作模式

寄存器组织概要

程序状态寄存器

5、异常处理

6、程序指针pc
当处理器执行在ARM状态:

所有指令 32 bits 宽

所有指令必须 word 对齐

所以 pc****值由bits 31:2决定, bits 1:0 未定义 (所以指令不能halfword /
byte对齐).

当处理器执行在Thumb状态:

所有指令 16 bits 宽

所有指令必须 halfword 对齐

所以 pc****值由bits 31:1决定, bits 0 未定义 (所以指令不能 byte对齐).

当处理器执行在Jazelle状态:

所有指令 8 bits 宽

处理器执行 word 存取一次取4条指令
7、补充
数据处理指令:
包括:
算术指令:ADD ADC SUB SBC RSB RSC
逻辑指令:AND ORR EOR BIC
比较指令:CMP CMN TST TEQ
数据搬移:MOV MVN
上述指令只能对寄存器操作,不能针对存储器。

语法:
<操作>(<cond>}{S} Rd, Rn,Operand2
只有比较指令影响标志位-不指定Rd
数据搬移(MOV指令)不指定Rn
第二个操作数通过桶型移位器送到ALU中。

8、对于arm中函数调用规则

寄存器 别名 核心用途 是否由调用者保存(保存责任方) 备注
R0 - 1. 第一个整数 / 指针参数2. 函数返回值(整数 / 指针类型) 否(调用者无需保存) 函数调用时优先传参,返回时承载结果
R1 - 第二个整数 / 指针参数 否(调用者无需保存) 仅用于传递第二个参数,函数调用后值可能被覆盖
R2 - 第三个整数 / 指针参数 否(调用者无需保存) 仅用于传递第三个参数
R3 - 第四个整数 / 指针参数 否(调用者无需保存) 仅用于传递第四个参数,超过 4 个参数时需通过栈传递
R4-R11 - 局部变量寄存器 是(被调用者保存) 被调用函数需保护这些寄存器的值,调用结束后恢复
R12 IP 内部过程调用暂存寄存器 否(调用者无需保存) 函数调用过程中临时使用,无需保存
R13 SP 栈指针 是(必须恢复) 始终指向栈顶,被调用函数必须保证其值不被修改,或调用后恢复
R14 LR 链接寄存器(返回地址) 是(被调用者保存) 存储函数返回地址,被调用函数需保护其值
R15 PC 程序计数器 不可直接使用 指向当前执行的指令,无法手动修改,由 CPU 自动更新

总结:
传参 / 返回值寄存器(R0-R3) :调用者无需保存,用于传递前 4 个整数 / 指针参数,R0 额外承载函数返回值。
被调用者保存寄存器(R4-R11、R13、R14) :被调用函数需保护这些寄存器,调用结束后恢复原值,避免影响调用者逻辑。
特殊功能寄存器(R12、R15) :R12 为调用暂存寄存器,无需保存;R15(PC)不可手动操作,由 CPU 管理。

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